Massively Parallel Rendering of Complex Closed-Form Implicit Surfaces论文代码GUI部分跟踪

《Massively Parallel Rendering of Complex Closed-Form Implicit Surfaces》是由独立研究者MATTHEW J. KEETER发表在2020年SIGGRAPH上的一篇文章。主要提出了一种利用现代GPU的大规模并行性来直接渲染复杂封闭式隐式曲面的方法。
具有以下功能特点：

• 支持2D和3D渲染，并可以得到任意分辨率的画面；
• 不需要高于C0的连续性，支持更加灵活的建模操作；
• 支持构造实体几何（CSG）、形状的平滑融合等多种建模操作；
• 支持具有数以千计的基础数学表达式的大规模模型的渲染，并能保证可以交互。
  这篇博文记录了论文代码GUI部分部署过程中遇到问题及解决方法。

• 运行平台：HP-Laptop（Linux）with GEFORCE GTX 960m && CUDA 10.0.130
• 项目源码：https://github.com/mkeeter/mpr
• 编译选项：
  • 如果是显存很大的高性能计算机，在cmake时可以附加-DBIG_SERVER=ON选项，并且需要将/mpr/CMakeLists.txt中第24行和26行注释掉，目的是为了在高性能平台上编译时也编译GUI部分；如果是显存一般的计算机，在cmake时不需要附加-DBIG_SERVER=ON选项，直接安装好所需的依赖后编译即可。如果附加了，会提示内存不足的错误，并退出。
• 编译流程：
  • 安装Ubuntu系统
  • 安装Nvidia驱动
  • 安装CUDA 10.0并配置环境变量
  • 安装Qt-5
  • 安装cmake-3.18
  • 此外还需要安装opengl及相关工具
  • 编译mpr-gui项目

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1. 安装Ubuntu系统，准备系统镜像和U盘制作工具（推荐rufus）

这里安装了win10+ubuntu双系统，在装了win和Linux双系统后，打算使用easybcd来为Linux设置启动选项，但是手误把原来的Windows启动选项给删除了，新建一个Windows启动选项后并不起作用，重启后就发现报了如下错误：

Windows failed to start. a recent hardware or software change might be the cause, etc. 

使用U启动制作了PE U盘后，在cmd中输入了bcdboot F:\Windows，就好可以正常启动Windows了（我的系统盘的盘符在PE模式下是F）。

使用U启动制作了PE U盘后，在cmd中输入了bcdboot F:\Windows，就好可以正常启动Windows了（我的系统盘的盘符在PE模式下是F）。

Unable to install GRUB in /dev/sda.
Executing 'grub-install /dev/sda' failed.
This is a fatal error.

解决办法是直接进行自定义分区，分区前删掉以前创建的与ubuntu相关的分区。

装好系统后记得换成国内的源，不然使用apt-get安装资源时下载速度很慢。

2. 安装Nvidia驱动

尝试了直接安装CUDA 10.0，因为CUDA会带有对应版本的显卡驱动，但是报出了如下错误：

The driver installation has failed due to an unknown error.

所以选择了先装显卡驱动再装CUDA，安装Nvidia显卡驱动时需要禁用nouveau并进入非窗口模式，具体步骤参加这篇博文：

https://blog.csdn.net/u014682691/article/details/80605201

安装完毕后最好更新成推荐版本的驱动：

https://blog.csdn.net/m0_38007695/article/details/103456043

测试是否安装成功，输入：

nvidia-smi

若显示上述面板，即表示安装成功。

实际安装时，出现的错误及解决方法如下：

- 错误01

Error：Unable to find the development tool 'cc' in your path. Please make sure that you have the package 'gcc' installed.

解决方法：安装gcc

sudo apt-get install gcc

- 错误02

Error：Unable to find the development tool 'make' in your path. Please make sure that you have the package 'make' installed.

解决方法：安装make

sudo apt-get install make

3. 安装CUDA 10.0并配置环境变量

参考这边博文安装CUDA 10.0，并记得添加环境变量：

https://www.cnblogs.com/zmbreathing/p/CUDA.html

4. 安装Qt-5

没什么好说的，直接放教程：

https://blog.csdn.net/qq_39519014/article/details/105747835

5. 安装cmake

直接放教程，推荐采用第二种方法：

https://blog.csdn.net/qq_38327353/article/details/107528837

实际操作时遇到的错误及解决方法如下：

- 错误01

Failed to find "GL/gl.h" in "/usr/include/libdrm"

原因是未安装opengl，安装opengl即可：

sudo apt-get install mesa-common-dev

- 错误02

The imported target "Qt5::Gui" references the file "/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libGL.so"

原因是LibGL.so的链接出了问题，解决方法如下：

首先locate libGL，发现libGL.so不存在，但是存在libGL.so.1，并且包含它的路径信息：

locate libGL

然后对libGL.so进行链接：

sodo ln /usr/lib/x86-64-linux-gun/libGL.so.1 /usr/lib/x86-64-linux-gun/libGL.so

即可解决这个错误。

6. 安装mpr-gui项目所需要的其它依赖库 

• boost库

# 使用apt-cache可以搜索相关的包，一般选择-dev的包
apt-cache search boost
sudo apt-get install libboost-all-dev

• PNG库

sudo apt-get install libjpeg-dev
sudo apt-get install libpng-dev
sudo apt-get install libtiff-dev

• OpenGL相关库

glfw：https://blog.csdn.net/qq_40008325/article/details/89298028

glew：

sudo apt-get install libglew-dev glew-utils

gl3w：

gl3w只包含.h头文件和.cpp文件，这里主要是imgui用到了，所以直接将编译好的.h头文件和.cpp文件放到imgui/GL/目录下即可，GL目录需要自己创建，编译好的文件如下：

https://github.com/ocornut/imgui/tree/master/examples/libs/gl3w/GL

7. 编译mpr-gui

# Install dependencies
sudo apt install mesa-common-dev ninja-build

# Install a recent version of eigen
wget https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/archive/3.3.7/eigen-3.3.7.tar.gz
tar -zxvf eigen-3.3.7.tar.gz
cd eigen-3.3.7
mkdir build
cd build
cmake ..
sudo make install

# Install `mpr`
cd
git clone [email protected]:mkeeter/mpr
cd mpr
git submodule update --init --recursive
mkdir build
cd build
cmake -GNinja -DBIG_SERVER=ON .. # 如果是普通计算机则取消附加-DBIG_SERVER=ON选项
ninja

最后一步执行ninja指令时可能出现的错误及解决方法如下：

Linking CXX executable gui/demo FAILED: gui/demo
...
...
/usr/bin/ld: 找不到 -lglfw collect2:error:ld returned 1 exit status.

原因是缺少glfw库，解决方法如下：

sudo apt-get install apt-file
apt-file update
apt-file search libglfw.so
# 此时会出现许多与libglfw相关的包，找到-dev安装
sudo apt-get install libglfw3-dev

实际上，这其实是一类问题的集合：Ubuntu下遇到ld: cannot find -lXX之类的问题，提示找不到相关库文件，参见：

https://www.cnblogs.com/laowangxieboke/p/12657546.html

8. 执行mpr-gui程序

在/mpr/build目录下输入：

./gui/demo

9. mpr-gui运行效果

- Shapes面板显示了渲染模型的时间、后处理和着色的时间、加载贴图的时间；

- Settings面板中可以设置渲染分辨率（256256、512512、10241024、20482048）、渲染维度（2D、3D）、渲染模式（Heightmap、Normals、SSAO、Shaded）；

- Text editor面板中可以输入特定规则的文本信息，从而得到特定的模型；

- 背景是渲染后的窗口，可以使用鼠标左键拖动移动物体的位置、使用鼠标右键拖动旋转物体的方向、使用鼠标滚轮放大或缩小视图。

下面是具体的渲染效果：

- END -